DDS PLL VFO

Още в края на 2003 година за самоделната си КВ апаратура имах желание да използвам PLL. Тогава експериментиране в тази интересна за мен област не ми беше възможно къде заради дефицитните тогава електронни компоненти, къде от липса на програмно осигуряване: за изготвяне на микроконтролерното управление разчитах основно на приятели и колеги.

Микроконтролерната област се развиваше във времето. Споделените в интернет интересни PLL-конструкции ставаха все по-сложни, но бяха изпълнени главно на SMD компоненти (с излишни за мен функции и опции). Програмен код почти не се споделяше, а споделеният код беше главно на Assembler. Така за корекция за нужните ми входни данни като граници на обхват, диапазони, междинна честота и др. трябваше отново "помощ от приятел-програмист".

PLL "избледня" като желание за бъдеща реализация, а и с масивната си механична конструкция на VFO-генератор за основното си самоделно радио реших въпроса с температурната (и др.) стабилност на изходната честотата.

Интересът към схемните решения обаче остана. Така следейки развитието на подобна "гореща тема" [3], попаднах на страничка на японските ни колеги [1] и [2]. Реших да пробвам отново класическа схема на PLL.
Сега вече с помощта на Arduino управлението на този етап е лесно и достъпно - желаните функции изцяло зависят от главата и ръцете на експериментатора .

Разбира се, липсваха ми точно такива компоненти, които се използват в схемата, но това не беше причина за бездействие.


DDS PLL VFO: AD9832, Arduino Nano

Избрах 20m за тест на класически PLL на 74HC4046. За опорен пренастроиваем източник "нарочно" приложих старата, "бавна" DDS на Analog Devices AD9832, а поради липса на Johnson counter използвах делител на 4 (2*2) с 74HC74. Транзисторите са с общо приложение BC546/BC547/BC548/BC549, варикапът е от български приемник.

За управление на AD9832 с Arduino съм използвал тестов пример 1, публикуван в [4]. В програмния код стъпката е една и е 1 kHz: dds_pll_vfo_20m.zip

Може да се използва друг опорен осцилатор (DDS, PLL и др.) с честота F/4 и амплитуда, достатъчна за управление на 74HC4046.

Не съм правил оптимизация по шум, консумация и др. Поставената цел беше една: експериментален PLL с обикновени, нискобюджетни и главно - налични компоненти.

Нямам подходяща измервателна апаратура за изходните параметри на PLL, но субективната оценка при слушане на ефира с наличния самоделен трансивер донесе няколко положителни момента:

    - липсват "бити честоти" по 20m обхват с/без антена (което при мен не е изпълнимо с чист DDS, дори от по-висок клас);
    - мога да използвам AD9832 за 20m, която иначе за изходна честота 23 MHz не е използваема;
    - коефициентът на припокритие на VCO осцилатора е малък и лесно се постига дори с варикапи за УКВ.

При настройка на осцилаторния LC-кръг при "захват" е необходимо е да се подбере напрежението към варикапа в средата на работната х-ка (т. R1-R7-C6). Да се обърне внимание на типа (polyester, polypropylene) и качеството на кондензаторите (C6, C7) в интегратора към варикапа. Честотата на сравнение при избраната конфигурация е 4 пъти по-ниска от желаната изходна честота. При промяна на исканите параметри (обхват, коеф. на делене и др.) да се сверят параметрите с тези на 74HC4046.

Въпроси за размисъл относно подобряване на характеристиките:

    - допълнителна филтрация/стабилизация на захранващото напрежение на осцилаторната част
    - "сложен" активен интегратор с ОУ
    - филтър от по-висок ред на варикапното напрежение
    - заместване на резистора към варикапа с дросел/дросел-резистор
    - генератор с нискошумящ полеви транзистор
    - оптимизирани буфери (напр. биполярен нискошумящ транзистор в схема ОБ) и др.

Това е свързано с допълнително експериментиране и наличие на добра измервателна апаратура. А лично за мен усложнението на схемата "разваля" част от удоволствието на простите конструкции: заслужава си, но е за друг тип реализации.

Експериментираният DDS PLL VFO бих използвал като опорен генератор в портативно QRP трансиверче на 20m, изпълнено с интегрални схеми SA602/SA612.


Външни препратки:
1. PLL-VFO 50 MHz SSB, www.henteko.org
2. DDS PLL-VFO, www.henteko.org

3. Синтезатор или ГПД к полумонстру, VE3KF forum
4. Arduino библиотека за управление на AD9832, Пример 1: Прост VFO генератор за един обхват, kn34pc.com

LZ2WSG, KN34PC
6 октомври 2018 година